芯片设计产业高质量发展：产业生态培育视角

 

一、引言

党的二十大报告指出：“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，加快实现高水平科技自立自强。以国家战略需求为导向，集聚力量进行原创性引领性科技攻关，坚决打赢关键核心技术攻坚战。”芯片产业作为数字经济的支柱，其全产业链自主可控是我国实现科技自立自强的基础保障。芯片设计产业是芯片产业链的上游环节，也是决定芯片性能的首要环节。目前，芯片设计行业是少数巨头企业占据主导地位的市场结构，美国企业在其中居于领先地位。依托人力资源和场景优势，中国芯片设计业发展迅速。然而，在美国对中国发起科技阻击战的背景下，受限于晶圆加工能力、前端EDA工具以及IP核的知识产权壁垒，当前中国芯片设计能力和产品实现能力受到明显限制。在美国对中国进行技术封锁的情境下，要实现产业技术突围，就需要以产业生态观审视产业技术能力提升。针对芯片产业关键核心技术突破的堵点，中国亟需以系统思维培育产业生态，以产业链联动创新为抓手，建立产业技术赶超的长效驱动机制，从而促进中国芯片设计产业高质量发展。

二、产业生态的概念辨析

“产业生态”早已成为业界和学术界的基本概念，但是学术界并未对“产业生态”作出过精确的概念界定，在有些研究语境中，产业生态更加强调产业链的主体构成（盛朝迅，2022）[1]或者产业链及产业集群的构成要素（占晶晶和崔岩，2022）[2]。有学者研究了创新生态的特征，强调创新应当遵循生物学规律，着重有机性、系统性及局域协同性培育（胡海波等，2022）[3]。本文认为，产业生态涵盖了创新生态，是以特定产业体系为主要依托，要素、技术、市场、制度因素相互作用、协同演化，多主体共生、互生、再生的网络化经济系统，参与主体包括知识创造者、产品生产者、服务提供者、消费者和管理者。产业生态的核心依托是产业链，理想的产业生态是大中小企业融通发展、同类企业良性竞合、创新绩效各得其所的产业共生状态。从创新发展视角来看，产业生态系统是创新链子系统、产业链子系统和环境子系统之间耦合共生的有机演化系统。从解构视角来看，产业生态优劣评价可以从要素资源维度、技术维度、规模维度、结构维度、市场维度及治理维度展开（见表1）。在特定区域内，传统的产业链和产业集群都是产业生态的一部分。产业链强调具有相互经济关联的企业群链式结构，产业集群强调同一产业内的企业及相关机构在某一地域的集聚和协同（黄林等，2020）[4]。从创新链子系统来看，产业生态涵盖了产业链的前向和后向，也就是创新成果产业化之前的创新活动以及消费者参与的创新；在空间维度上，产业生态可以刻画包括产业园区、产业集群在内的区域产业发展形态、国家产业发展形态乃至全球产业竞合状态。虽然产业生态与产业链、产业集群三个概念都具有结构属性，但前者远远超越了单一产业链和区域产业体系的范畴，具有更明显的开放性、多维性、网络性、共生稳定性、主体多样性、平台主导性和系统复杂性，更强调产业发展的基础能力和可持续发展能力。在全球范围内，产业生态一旦形成，就会形成相对稳定的技术标准体系、产业链分布、产业组织结构和主导企业生态位，从而对后发企业和技术路线构成进入壁垒。

表1 产业生态评价指标体系

 

三、芯片设计产业技术特征

（一）高端芯片设计表现出知识和资金双密集特征

芯片设计产业属于典型的知识密集型产业。根据Capital IQ的数据，波士顿咨询测算2019年半导体全行业研发投入的近55%来自芯片设计企业。而2021年美国半导体行业协会（SIA）的测算数据显示，芯片设计环节研发投入占芯片产业链研发投入的53%。典型芯片设计企业研发投入占销售额比例为20%、毛利率为50%，全球十大芯片设计公司的数据基本符合这个规律。2015—2019年，全球前五大芯片设计公司研发投入之和为680亿美元，每家芯片设计公司平均每年支出为28亿美元，相当于22%的营收占比。而2019年美国有芯片设计业务的公司（包含纯设计和IDM公司）研发投入占销售额比例为19%。从中国27家沪深股市芯片上市公司数据来看，20家公司薪酬占研发费用比例就超过50%，其中5家超过70%，另有6家落在60%—70%区间。

高端芯片设计不仅是知识密集型产业，还是资金密集型产业。除了EDA工具许可费用，芯片设计之后流片的费用也非常高，引用CMP（Circuits Multi-Projets，美国一家非营利性多项目晶圆服务组织）的报价，以业内裸芯（die）面积最小的处理器高通骁龙855为例（尺寸为8.48毫米×8.64毫米，面积为73.27平方毫米），用28纳米制程流片一次的标准价格为49.91万欧元，也就是近400万元人民币。25个裸芯，每片裸芯需要16万元。因此，高端芯片设计除了知识密集型特征之外，同样表现出资金密集型特征。

（二）芯片设计受产业链两端技术能力的制约和牵引

芯片设计行业的上游主要为操作系统、数据库、软件设计工具、晶圆材料厂等（见图1），上游行业的技术开发能力和水平将直接影响芯片设计企业原材料或配件的质量，乃至整体最终产品的质量、成本和使用效果。芯片设计行业下游为芯片制造、封装测试，其受产业技术积累、装备供给、人才储备的多重影响。在芯片产业链条中，芯片设计环节明显受到产业链两端技术能力的制约和牵引，脱离两端的技术共进，发展芯片设计产业将成为无本之木。

图1 芯片设计行业产业链示意图

 

相对于一体化（Integrated Device Manufacture，IDM）的产业链自足模式，无晶圆制造的设计公司（Fabless）虽然进入门槛低，但其发展不仅受到软件设计工具和设计IP核的前端供应掣肘，更受芯片制造环节的技术和工艺制约。Fabless公司的发展规模直接决定其客户需求规模，如果芯片设计企业能够绑定龙头终端应用商，成为其长期主要供货商，则其规模必然也处于行业领先。例如，2020年高通受益于苹果公司iPhone 12的畅销，基带与无线射频芯片需求大幅上升，全年营收为194.07亿美元，同比增长33.7%，反超博通，位居芯片设计业第一。

（三）芯片设计产业链两端皆呈垄断态势

IP授权的出现源自半导体设计行业的分工，设计公司无需对芯片每个细节进行设计，通过购买成熟可靠的IP方案并予以集成和开发，就可以实现某个特定功能。目前，使用最广泛的IP内核来自ARM、Synopsys、Imagination和Cadence等国际企业。据行业机构IPNest的数据显示，ARM作为龙头在2020年获得了超40％的市场份额，近年来这一份额仍保持基本稳定。在移动终端领域，ARM几乎垄断了芯片IP市场，其IP池所带来的专利使用费每年超过数十亿美元。

EDA是芯片设计工具软件，是IC产业链最上游的子行业，被誉为芯片业“工业母机”的EDA，是集成电路产业的底层关键技术，在整个产业生态中处于顶层钳制地位。Cadence、Synopsys和被西门子收购的Mentor Graphics是EDA工具软件厂商全球三大市场巨头，3家企业都是20世纪80年代创立于美国。其中Synopsys在2008年成为全球排名第一的EDA软件工具领导厂商，为全球电子市场提供技术先进的集成电路设计与验证平台，Synopsys在EDA行业的市场占有率约30%。Cadence经过兼并收购和不断扩展，到1992年成为EDA行业龙头地位，但到2008年被Synopsys超越。Mentor Graphics是一家EDA软件和硬件公司，也是电路板解决方案的市场领导者，于2016年被西门子收购。Synopsys最全面，它的优势在于数字前端、数字后端和PT signoff；Cadence的强项在于模拟或混合信号的定制化电路和版图设计，功能很强大，PCB相对也较强，但是Sign off的工具偏弱；Mentor Graphic在后端布局布线优势显著，在PCB上也很有优势。除了工具授权以外，这些公司还提供IP授权，目前Synopsys企业的IP业务全球排名第二，Cadence企业的IP业务销售额也在逐年增加。

2020年，全球EDA和IP核市场规模超过114亿美元，而美国6家EDA公司占据了全球90%以上的市场份额。特别是Synopsys和Cadence两大巨头，占比高达61%，市值都在500亿美元左右，高达市场规模的5倍——这是由于EDA行业具有毛利率高、壁垒高、龙头效应明显的特点。根据美国半导体行业协会（SIA）的数据，EDA和核心IP这些美国“躺赢”的环节，在芯片产业链中的研发总占比只有3%，资本支出占比不到1%。也就是说，美国仅用少量的资本投入，就可以卡住中国芯片产业的“脖子”。据国际半导体产业协会（SEMI）发布的数据，2021年第一季度中国大陆EDA销售额同比暴增99%。然而，目前中国本土企业国内市场占有率不足15%。

在芯片设计的后端也就是晶圆加工环节，尤其是高端芯片加工领域，台积电居于领先地位。虽然从产业分工格局来看，台积电似乎对于所有上游设计企业应该一视同仁，但实际上，由于美国企业既是台积电的主要客户，也是台积电材料和设备的主要供应商，因此台积电在创新链和价值链上更依赖于美国。所以，美国能够通过禁令限制台积电为中国大陆企业加工芯片，本质上是由于美国仍然占据芯片产业技术的制高点。

四、全球及中国芯片设计产业发展情况

（一）全球芯片设计产业情况

1.疫情短期冲击不改总体增长趋势，Fabless模式相对增长较快

2010—2020年，Fabless、IDM和设计行业总体年均复合增长率分别为7%、2%和4%。2018年，全球芯片设计市场规模达到4217亿美元；2019年，芯片设计市场规模有所回落；2020年芯片设计市场销售额止跌回升（见图2），2021年芯片设计行业销售规模同时受需求端强劲拉动和芯片制造能力约束，总体仍然能够实现较快增长。

图2 2010—2020年全球芯片设计行业市场规模变化（亿美元）

 

2.美国在全球芯片设计领域市场占有率领先

2021年全球芯片设计市场份额在IDM、Fabless和IC总销售额的区域市场占有率上美国公司依然遥遥领先。2021年美国公司占据全球IC市场总量的54%，比上年降低一个百分点；韩国公司占22%，比上年略提升一个百分点；中国企业占13%，比上年增长一个百分点，其中，中国大陆企业只占4%，比上年降低一个百分点，中国台湾企业占据了IC销售总额的9%，比上年提升两个百分点；欧洲和日本公司各占6%。（1）从IDM全球市场来看，美国公司占据47%份额，比上年降低3个百分点；韩国公司依靠存储芯片优势，占据33%份额，比上年提升3个百分点；欧洲和日本的公司分别占据9%和8%的份额，而中国公司在IDM模式中份额仅为4%（其中：中国大陆的公司占1%，中国台湾地区的公司占3%）。与2020年相比，2021年只有韩国和美国芯片设计市场占有率此升彼降。（2）Fabless全球市场基本被美国和中国企业占据。近年来，美国企业市场占有率保持领先并连续攀升，2021年美国在全球芯片设计领域拥有68%的市场占有率，比上年增长3个百分点；受到美国“实体名单”制裁影响，中国大陆与中国台湾地区市场占有率一降一升，前者从2020年的15%降为9%，后者则从18%增长到为21%，显示出美国制裁的制造转移效应。虽然中国大陆与中国台湾芯片设计行业以Fabless为主的芯片设计业态没有根本变化，但中国台湾具有台积电这样的晶圆加工龙头，设计企业受产业链“解耦”风险的威胁较小，而中国大陆芯片设计企业则明显受到国际供应链上前后端技术和产能配给的制约。

3.全球芯片设计龙头企业深度嵌入中国产业链

2021年，在全球前十大集成电路设计厂商中，总部位于美国的厂商高达6家，而剩下4家均来自中国台湾，排名前三的厂商均为美国企业。2020年，芯片设计龙头企业在疫情之下，营业额不降反增。受惠于远距办公与教学所带动笔记本电脑与网通产品需求的激增，终端系统业者向IC设计业者大幅拉货，使2020年整体集成电路设计产业成长强劲。2021年，全球前三大芯片设计企业高通、博通、英伟达营收皆有增长（见表2）。其中，高通一直延续了高速增长势头，营收的6成来自中国大陆，因此可以说高通已经深度嵌入中国半导体产业链，其增长高度依赖于中国市场的需求。英伟达受惠于游戏显卡与数据中心的支撑，年增长率高达61%，连续2年保持50%以上的高度增长，在前十大企业中增速非常突出。凭借高度增长，英伟达超越博通占据了全球第二的位置，其中数据中心业务收入实现71％的高速增长，即将成为其第一营收支柱。2021年，中国市场对英伟达的营收贡献达到1/4强；2022年英伟达的数据中心芯片A100被美国商务部列入出口管制名单之后，其迅速推出A800芯片替代A100，从侧面显示出中国市场在英伟达营收中的重要地位。同样超威也受益于数据中心业务，2021年实现了68%的高速增长，其营收约1/4来自中国。10多年来芯片设计巨头博通公司一直是苹果公司的主要供应商，专注于为苹果手机及提供无线芯片尤其是射频芯片，近年来增长略显乏力。可以看到的是，凡是嵌入中国市场较深的企业，获益都是较大的。

表2 2019—2021年全球前五大芯片设计企业营收情况（百万美元）

资料来源：TrendForce，集邦科技。

 

（二）中国芯片设计产业发展情况

1.产业规模保持快速增长，成为全球产业增长的主要驱动力

中国芯片设计产业虽起步较晚，但凭借着巨大的市场需求、稳定的经济发展和有利的政策环境等众多优势条件，已成为全球芯片设计行业市场增长的主要驱动力。自2010年开始，中国芯片设计行业开始进入高速发展期，2010—2014年的销售额年增长率保持在30%左右，2015年和2016年中国芯片设计行业规模增速虽然略有放缓，但每年仍然保持超过20%的速率增长，远高于全球半导体行业市场规模整体增速。“十三五”期间，中国集成电路设计业的销售年均复合增长率达到23.6%，是同期全球半导体产业年均复合增长率的近6倍（李先军和刘建丽，2021）[5]。从集成电路产业结构看，随着中国集成电路设计市场规模不断增长，其在集成电路整个产业中的比重将不断上升。根据中国半导体行业协会统计，2021年中国集成电路产业销售额首次超过1万亿元，达到10458.3亿元，其中设计业的销售规模达4519亿元（见图3），占比达43.21%，超过制造业的30.37%和封测业的26.42%。近年来，中国芯片设计产业在提升自给率、政策支持、规格升级与创新应用等要素的驱动下，保持高速成长的态势。数据显示，芯片设计业销售收入从2013年的809亿元增加到2021年的4519亿元，年均增速达到23.99%，超过芯片全行业19.54%的年均增速。按照美元与人民币1：6.8的汇率，全年销售约为664.56亿美元，在全球集成电路产品销售收入（5558.9亿美元）中的占比接近12%。在发生新冠肺炎疫情及美国针对中国科技产业持续打压的影响之下，国内芯片设计产业不论是在产值还是增速上都取得如此快速的增长，实属不易。

图3 2013—2021年中国芯片设计行业市场规模（亿元）

数据来源：中国半导体行业协会。

 

2.企业数量保持快速增长，领军企业进入全球主流竞争格局

中国集成电路设计企业的数量自2012年以来逐年增加，并逐步进入到全球市场的主流竞争格局中。截至2019年底，中国IC设计企业达到1780家。中国集成电路设计企业在当年全球前五十大Fabless企业中占据了10个席位，已逐步进入全球市场的主流竞争格局中。2020年，国内芯片设计企业增至2218家，比上一年增长了24.6%。除了北京、上海、深圳等传统设计企业聚集地外，无锡、杭州、西安、成都、南京、武汉、苏州、合肥、厦门等城市的设计企业数量都超过100家。截至2021年12月1日，中国芯片设计企业由2020年的2218家增至2810家，同比增长26.7%（见图4）。

图4 2010—2021年中国芯片设计企业数量增长情况

数据来源：中国半导体行业协会。

 

3.知识产权储备快速增长，增长率远快于产业规模增长

根据国家知识产权局数据，“十三五”以来，中国集成电路布图设计申请保持快速稳定增长，由2016年的0.24万件增加至2021年的2.0万件，年均增长达到53.9%，远高于产业规模增速。2019年，国家知识产权局共收到集成电路布图设计登记申请8319件，同比增长87.7%，集成电路布图设计发证6614件，同比增长73.4%。2020年中国集成电路布图设计登记申请14375件，同比增长72.8%；发证11727件，同比增长77.3%。2020年，提交申请集成电路布图设计登记的企业数量达到5600余家，超过上年数量的2倍。2021年，中国集成电路布图设计登记申请20353件，同比增长41.6%；发证13087件，同比增长11.6%（见图5），受美国制裁影响增速有所回落。

图5 2011—2021年中国集成电路布图设计申请数及发证数增长

数据来源：国家知识产权局。

 

4.产业发展呈现出明显的区域集聚特征，长三角企业市场份额快速提升

中国芯片设计产业表现出明显的区域集聚特征，长三角、珠三角、京津环渤海以及中西部几个主要城市是我国芯片设计企业的主要集聚区（见图6）。2021年以来，长三角地区企业所占市场比重快速提升。从各个区域的发展情况来看，最近两年长三角的芯片设计企业市场份额占比连续快速增长，2020年和2021年分别增长46.3%和49%，2021年销售额占比达到48.3%，比上年增加9.3个百分点。2021年，京津环渤海地区和中西部芯片设计企业分别增长76.7%和40.3%，销售额占比都有所增加。而2021年，珠三角芯片设计销售额同比下滑36.9%，在全国市场份额中占比大幅降低17.6个百分点，而落到京津环渤海地区之后，其主要原因为海思半导体受到美国制裁收入大幅下降。从2021年芯片设计产业规模最大的10个城市来看，由于深圳的下滑，上海和北京芯片设计规模跻身全国前两位，紧随其后的是深圳、杭州、无锡、南京、西安、成都、武汉、珠海。10个城市的产业规模之和达4326.9亿元，占全行业的比重为94.3%，比2020年降低了2.5个百分点。南京、深圳、无锡和北京是芯片设计大企业较为集中的城市。

图6 2021年中国芯片设计产业区域占比

数据来源：中国半导体行业协会。

 

五、中国芯片设计产业生态的主要特征及问题

（一）缺乏具备生态整合能力的IDM巨头，高度依赖全球产业链

在IDM和Fabless两种集成电路设计模式中，前者是集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身的一体化垂直整合型模式；早期多数集成电路企业采用此模式，目前仅有极少数企业能够维持。随着台积电、格罗方德这种专业化芯片代工厂商（Foundry）的出现，芯片产业链的专业化分工快速发展，使专业的芯片设计厂商得以快速发展起来，由此诞生了第二种芯片设计企业发展模式——Fabless，该模式就是无晶圆制造的设计公司，只做芯片设计和销售，其他环节全都使用外部资源，使用这种模式的有高通、联发科等公司。在台积电这样的专属代工企业诞生之后，中国具备人力资源优势的芯片设计业开始蓬勃发展，并迅速嵌入全球产业链体系。这一产业发展模式不断强化相关企业的路径依赖，使IDM模式未得到充分发展。以华为海思为首的多数中国芯片设计企业也是这种模式。在美国的打压下，华为采用Fabless模式的局限性暴露无遗。2018年美国企业在全球芯片设计领域拥有68%的市场占有率，居世界第一；中国台湾地区市场占有率约16%，居全球第二；中国大陆则拥有13%的市场占有率，龙头企业华为海思营收全球排名第五，在前十大设计公司中增长最快。随着2020年台积电受美国禁令影响断供海思之后，海思营收大幅下降，华为海思退出全球前十的行列。可以看出，在芯片制造环节存在明显短板的情况下，中国在芯片设计领域的优势仍缺乏坚实的自主产业链保障，很容易被限制。实际上，从全球产业发展来看，IDM模式仍然具有统治地位。在逆全球化背景下，该模式对于一国产业生态的统治力更是显而易见。根据IC Insights公布的数据，近10年来Fabless模式相对于传统的IDM模式，产品销售额比值呈上升趋势，2020年这一比值达到历史峰值49.7%（见图7）。也就是说，在芯片销售额总量中，FDI厂商贡献了2/3的产品。随着美国对中国芯片产业的打压，深度嵌入全球产业链的Fabless设计厂商，尤其是华为这样已经涉入高端制程的企业，面临产业链可能断供的巨大风险。

图7 全球芯片市场Fabless与IDM厂商销售额对比

数据来源：IC Insights。

 

（二）处于产业链和生态位从属地位，高端芯片设计两端受制于人

过去几十年，是芯片产业专业化分工不断细化和深化的过程。具有产业先发优势的美国，在芯片设计EDA工具领域一直是全球引领者，而精简指令集架构的开创者ARM的出现，使智能手机和平板电脑的低功耗芯片成为可能，同时，也使大量芯片设计企业基于ARM指令集自研芯片成为可能。伴随着以台积电为首的芯片专业制造商的崛起，中国的Fabless设计公司得到了爆发式增长，在国际产业链稳定合作的前提下，中国芯片设计产业从规模来看是具备相当强国际竞争力的，在整个芯片产业链中，芯片设计也是中国企业最活跃、发展最为迅速的领域。然而，芯片设计产业在前端EDA工具和架构IP以及后端芯片制造环节仍严重依赖于海外企业和美国技术的情况下，中国企业设计能力再强，也会因为受制于产业链上的“卡脖子”环节而无法保障产业的持续发展。

（三）创新链产业链存在堵点亟待实现关键核心技术突破

数字技术及数字产业的发展，既依赖于基础研究的源头驱动，也得益于市场应用的需求拉动。创新链产业链不畅是产业生态不佳的重要原因。数字产业创新链涵盖了从基础研究、应用研究到创新成果转化以及产业化的过程，除了中国在市场应用规模上具有优势之外，美国在创新链多数环节保持绝对的控制力，尤其是在决定未来产业竞争优势的基础研究领域，美国仍然在全球居于一定领导地位，中国在此环节与美国有一定差距。正如2020年9月11日习近平总书记在科学家座谈会上所指出的，“我国基础研究虽然取得显著进步，但同国际先进水平的差距还是明显的。我国面临的很多‘卡脖子’技术问题，根子是基础理论研究跟不上，源头和底层的东西没有搞清楚。”以集成电路产业为例，过去25年美国在三大最重要行业学术会议上发布的论文数量在全球遥遥领先，中国则位列第10位，仅相当于美国学者发布论文数量的6.8%（曲永义和李先军，2022）[6]，中国企业与科研院所的合作研究严重不足，加强院所与企业合作创新仍需新的机制激励。中国数字技术自主产业链上仍存在明显短板：一是产业协同配套能力不足，自主产业链存在明显短板。例如：中国芯片产业核心设备和关键材料的国产化仍然非常低，芯片研发受到IP架构和芯片制造两端掣肘。二是由于应用场景有限，数字经济某些领域的技术领先优势无法转化为数字产业全生态体系的领先优势。尽管中国在5G、千兆光网技术以及建设覆盖方面都取得了领先优势，但基于这些新兴技术的应用创新而发展滞后，无法通过应用领先形成示范效应，进而形成数字产业全生态体系的领先。从消费端应用来看，当前最具发展前景的是高带宽视频和AR/VR两大领域，但由于欠缺强交互、沉浸式的优质内容源以及轻质、舒适、便携高质量的终端，导致这些产业无法快速形成规模化发展。从商用端应用来看，行业应用是新一代通信技术的重点领域，但行业由于多样化、碎片化等特征，导致规模化的应用仍然无法快速发展起来。

（四）企业“小而散”，缺乏具备国际竞争力的龙头企业

根据中国半导体行业协会的数据，2020年国内的芯片设计企业达到了2218家。但是，销售额过亿元的企业仅为289家，占比仅为13%；销售额低于1000万元的芯片设计公司则高达1164家，占比高达52.5%。行业中近一半企业销售额非常低，未来数年内被淘汰的风险非常大。虽然芯片设计企业的数量增长很快，但是大部分营收仍处于较低水平，同质化竞争严重，利润率不高。从销售额过亿元的芯片设计企业的区域分布来看，长三角地区占比最高达42.9%，随后是珠三角地区（22.1%）、京津环渤海地区（18.3%）、中西部地区（16.6%）。从城市分布来看，北京、深圳、杭州、上海、无锡、成都等城市的过亿元芯片设计企业最多。从企业的员工数量来看，在2218家IC设计企业当中，人员数量超过1000人的共有29家；占总数87.9%的企业是人数少于100人的小微企业，共1862家，比去年多了286家。大中型设计企业数量仅有356家。2020年中国芯片设计业的从业人员规模大约为20万人，人均产值仅为191万元。同时，国内设计企业多集中在中低端消费电子、通信终端领域，研发投入非常少，同质化比较严重，业内竞争激烈。在高端服务器芯片、高端工业控制、射频芯片和电源管理等领域，能够与国外一流企业相抗衡的企业还是凤毛麟角。例如，对于设计难度非常高的射频芯片，不少海外巨头都有十几年的专利积累，普通的企业根本无法与其竞争。以博通、村田为主导的企业占据了大部分射频芯片的市场份额，中国射频设计企业总共才占据5%的市场份额。中国2020年十大IC设计企业总销售额达到1868.9亿元，CR10约为49%，远低于全球CR10（66%）的水平，产业集中度没有明显改善，三家最大通信芯片企业的销售之和也没有明显提升，消费电子芯片虽然从总量上占据第二的位置，但没有突出的龙头企业。

（五）企业间联盟有待强化，协同创新平台和公共服务平台匮乏

由于中国缺乏IDM企业，产业链上下游企业之间的协同创新平台就尤为重要。现实是，能够有效整合设计、制造、封测企业的协同创新平台非常匮乏，这制约了中国芯片设计能力的充分发挥。全球除美国之外的主要半导体生产区域的IDM和Fabless都极为不平衡，其中韩国得益于存储半导体的几个大厂（无论是三星还是SK海力士都有自己的晶圆厂），IDM全球份额高达30%。中国台湾地区比较突出的是Fabless，市场份额为18%，而IDM仅有2%。欧洲国家的IDM企业和日本的大致相当，主要靠着IDM拉动总的市场份额，而Fabless均只有1%左右。中国大陆Fabless市场份额占15%，而IDM则不足1%。如果按照Fabless和IDM这两类经营模式分类，大致来说，中国大陆和中国台湾可以分为一类，Fabless较为发达，而日本和韩国以及欧洲的国家则属于另一类，以IDM模式为主。美国则是两种模式兼有。显然，Fabless模式的出现是得益于产业纵向分工的深化，而其技术能力和产品实现能力最终要依赖于产业链合作和产业链整体技术能力。当前，中国制造企业和设计企业之间还缺乏有效的协同，各主体基于各自能力能够灵活参与的协同创新平台亟待强化。在公共服务平台方面，首先，针对设计企业的技术服务平台较为欠缺，尤其是仿真、测试工具和试流片平台欠缺。在调研过程中发现，中国一些地区如成都等高校资源密集的城市，芯片设计企业发展较快，但由于缺少芯片制造厂商，设计企业的流片、测试受到很大限制，也在一定程度上限制了芯片设计企业的发展。其次，初创企业的特殊孵化要求还有待满足，芯片设计作为轻资产行业，在申请贷款、获得社会资金等方面都存在劣势，在孵化期通常也很难快速产生税收贡献。因此，对芯片设计企业的招商和孵化需要匹配性的平台和政策支持。

六、推进中国芯片设计产业高质量发展的对策建议

（一）支持中国自研架构的推广和开源架构生态培育

目前，芯片设计产业“卡脖子”环节主要在上游IP授权和EDA工具领域。在移动端，ARM几乎垄断了芯片架构IP市场。在美国持续对中国高科技企业进行打压的情况下，ARM也不得不同部分中国企业中断合作。长远来看，如果之前购买的ARMv8得不到升级，那么企业只能在自研基础上独立完成升级，但仍有在性能上落后于ARMv9的可能。因此，一方面，应积极支持中国自研架构的推进和推广。目前华为具备自研CPU和GPU架构的能力，政策的关键着力点在于，将来一旦要启用国产架构，需要在生态体系构建方面出台配套政策，推动国产架构的国产替代。另一方面，支持国内企业加入RISC-V开源架构生态体系，降低过分依赖ARM的供应链断链风险。加大资本和公共政策投放力度，增强芯片产业链补链强链行动力，推动国产EDA工具的测试、使用和推广。

（二）鼓励园区搭建一站式的全产业链服务平台

好的公共创新平台必须紧紧围绕芯片设计企业在产品开发过程中的新技术、新需求，提高资源整合能力，为客户搭建“一站式的全产业链服务”。建立国产EDA生态体系，构建集成电路设计上云解决方案，助推国产化EDA工具应用，实现安全灵活的云端集成电路设计服务（李先军等，2022）[7]。以常规IP为抓手，成熟工艺为基础，大力建设公共IP平台，同时推进核心IP国产化应用，支持产业健康发展。在产能紧张的情况下，加强与代工厂商的战略合作，尽量争取产能，提高多项目晶圆（MPW）流片速度。聚焦新应用，建设工业及汽车电子、第三代半导体测试验证平台。支持园区建设面向创业企业的公共服务平台，全链条支持中小微集成电路设计企业，为企业提供EDA软件使用授权、MPW流片、IP复用、测试验证、孵化场地租金等方面的优惠支持，节省企业的研发投入，降低创业门槛及风险。在创业企业最为关心的融资渠道方面，平台也可以通过设立引导基金、产业基金等，引导双创潮流，助推新产业，培育集成电路独角兽企业，促进优质创业资本、项目、技术和人才集聚。

（三）突破组织限制打造IDM升级版

加快探索以链主制推动产业技术创新的体制机制，推动芯片产业链联动创新。打破行业壁垒，促进不同行业市场主体开放交流；搭建融合创新平台，推动创新应用示范；采用财政补贴、税收优惠等手段强化企业创新激励。由于中国IDM企业较少，在产能不足的情况下，少数IDM企业在存量产能范围内会优先满足自身生产需要，这会限制Fabless企业良性发展。进一步提升芯片设计业产业组织化水平，围绕龙头设计企业需求，打造自主可控产业链；从产业安全角度考虑，立足于“内循环”拓链延链，打通产业内循环的堵点、瓶颈点；除了培育壮大目前芯片制造企业之外，还需要拓展新的制造产能，尝试通过自建、合资等形式，建立新的适配性生产线，从而突破组织限制，打造升级版IDM模式。通过大基金投放引导，鼓励企业兼并重组，提升单体企业规模和研发投入水平，从而提升产业组织水平和国际技术竞争力。

（四）强化产业技术创新的应用牵引

20世纪70年代，电子计算器这一新产品的出现极大促成了日本集成电路技术发展，中国台湾地区的芯片制造技术根基肇始于电子表这一现象级产品的应用，韩国则是在20世纪90年代预判到个人电脑（PC）将取代大型机成为主流，动态随机存储器（DRAM）需求将迅速爆发，韩国企业用更加便宜、小巧的技术战胜了已经形成路径依赖的日本企业。美国作为集成电路的发明国，从一开始的军用大型计算机，到之后的PC和智能手机，美国一直依托具有时代意义的科技产品拉动技术创新。当前，人工智能、云计算、大数据、区块链、物联网等新技术的加速发展，正孕育着新的划时代产品和数字技术应用场景。抢抓智能汽车等划时代智能产品爆发的机遇期，充分发挥政府作为应用示范和应用场景培育者的作用，以应用牵引集成电路产业技术突破。强化政府的引导作用，通过政府采购牵引创新突破和技术迭代。面向促进创新和保障数据安全双重目标，创新政府采购制度，针对关键核心技术清单和具有重大创新价值的企业和项目（类似SpaceX和星链），采取“一企一策”方式强化政府采购支持，对于包含关键技术的市场引入期产品，加大政府采购的支持作用。

（五）创新人才培养和引进机制

针对产业链卡脖子环节，梳理关键核心技术相关人才储备与短缺情况，增加专业人才培养机构供给，强化校企合作定向培养企业急需人才。进一步提升基础研究人员待遇，定向提供人才成长所需要的服务支撑，防止国外企业挖墙脚和人才流失。同时，不拘一格吸收全球顶尖人才，充分发挥各部门、各中介组织、各学术机构在精准定位、搜寻国际高端人才方面的不同优势，为企业精准招引能够为我所用的高端人才提供便利。突破“人才绿卡”制度，借鉴美国和日本的人才绿卡政策，在永久居民待遇等方面有所突破，形成与当前中国经济实力相匹配的全球人才聚集和流动水平；破除科研项目申请中对外籍人员的身份限制，利用好全球科研资源。

 

参考文献

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[3]胡海波,周洁,卢海涛.数字化转型推动制造企业高质量发展：基础、挑战与对策[J].企业经济,2022,(1):17-23.

[4]黄林,佟艳芬,王盛连.产业集群的产业集聚度测度：理论与实践——以我国南部海洋产业集群为例[J].企业经济,2020,(3):123-131.

[5]李先军,刘建丽.中国集成电路产业发展:“十三五”回顾与“十四五”展望[J].现代经济探讨,2021,(3):87-96.[6]曲永义,李先军.创新链赶超：中国集成电路产业的创新与发展[J].经济管理,2022,(9):5-26.

[7]李先军,刘建丽,闫梅.我国集成电路设备的全球竞争力、赶超困境与政策建议[J].产业经济评论,2022,(4):46-61.

 

刘建丽.芯片设计产业高质量发展：产业生态培育视角[J/OL].企业经济,2023(02):5-16[2023-02-22].https://doi.org/10.13529/j.cnki.enterprise.economy.2023.02.001.